ASTM B338 チタンパイプ

ASTM B338 は、凝縮器や熱交換器に使用される継ぎ目なし溶接チタンおよびチタン合金チューブ用に米国材料試験協会 (ASTM) によって開発された標準仕様です。この規格は、28 グレードのチタン チューブ (グレード 1 商業用純チタン、グレード 2 工業用純チタン、グレード 7 チタンパラジウム合金、グレード 9 Ti-3Al-2.5V など) をカバーしており、化学組成、室温引張特性、寸法公差、および非破壊検査 (渦電流および超音波) に関する厳しい要件を規定しています。この規格は特に表面凝縮器、蒸発器、熱交換器を対象としており、化学、電力、海洋工学、冷凍業界におけるチタン熱交換器チューブの調達と品質の承認の中核となる基盤として機能します。中国国内の対応物は通常 GB/T 3625 です。

この規格は、シームレス管、溶接管、溶接および冷間加工管の 3 つのプロセスで製造された管を対象としています。シームレスチューブは、均質な微細構造を確保するために、冷間圧延または冷間引抜プロセスを通じて中空ビレットから製造されます。溶接管は、自動アーク溶接プロセスを使用して、焼きなました平坦圧延製品から製造されます。溶接および冷間加工されたチューブは、溶接プロセスの経済性とシームレスチューブの性能上の利点を兼ね備えています。

ASTM B338 は、チタンおよびチタン合金チューブの寸法、外観、機械的特性の許容偏差を指定しています。肉厚、外径、長さなどの詳細な寸法管理要件-は、ASTM B338 の全文に記載されています。-チタンおよびチタン合金のチューブは、次の機械的特性要件も満たさなければなりません。

• シームレスおよび溶接されたチタンおよびチタン合金チューブの機械的特性は、その組成に基づいて ASTM 標準要件に従って決定されます。
• 機械的特性は、ASTM B861 (溶接チタンおよびチタン合金チューブの場合) または ASTM B338 (シームレスチタンおよびチタン合金チューブの場合) の規格を使用してテストされます。

• シームレスチューブの製造

シームレス管は、冷間圧延または冷間引抜きプロセスによって中空ビレットから製造され、製造のすべての段階で連続した外周が維持されます。このプロセスにより、チューブ全体の微細構造の均一性と機械的特性の一貫性が保証されます。

• 溶接管の製造

溶接管は、自動アーク溶接またはその他の溶接方法により、焼きなましされた平坦な圧延製品から製造されます。{0}少なくとも、溶接後に応力除去熱処理を実行する必要があります-。溶加材の使用は許可されていないため、溶接金属の組成が母材と一貫した状態に保たれます。

• 溶接および冷間加工された管の製造-

このプロセスは、溶接チューブ製造の経済性とシームレスチューブの性能上の利点を組み合わせています。溶接されたチューブは最終サイズになるまで十分な冷間加工を受け、その後の熱処理中に鋳造溶接の微細構造が典型的な等軸微細構造に変化します。最終製品はシームレスチューブの要件を満たしています。

寸法許容差

• この規格では、チューブの外径と肉厚の許容偏差、および真直度の要件が指定されています。外径の公差は、チューブのサイズに応じて ±0.004 インチ (±0.102 mm) ～ ±0.010 インチ (±0.254 mm) の範囲で、肉厚の公差は ±10% です。
• 溶接されたチューブの外径検査は、合否判定リングゲージを使用して実行されます。リング ゲージの寸法は、厳密な公式に従って計算されます。

「Go」リング ゲージ内径=公称パイプ直径 + 正の公差 + 0.002 インチ

「禁止」リングゲージ内径=公称パイプ直径 - 負の公差

テスト要件

ASTM B338 は、チタンおよびチタン合金チューブに非常に厳しい試験要件を課しています。これらには次のものが含まれます。

• チタンおよびチタン合金チューブの品質欠陥-（高温亀裂、表面欠陥、多孔性、介在物など）-は、ASTM E570、E426、E539、E186 などの関連規格の要件に準拠する必要があります。
• チタンおよびチタン合金チューブの機械的特性試験は、引張特性、降伏強度、伸びを含め、ASTM B338 に従って実行されます。
• チタンおよびチタン合金チューブの化学組成は ASTM E1447 に従って分析され、関連規格の要件を満たさなければなりません。

この規格では、渦電流試験、超音波試験、静水圧試験、空気圧試験などの厳格な非破壊試験要件が規定されています。

• 渦電流試験: Practice E426 に従って実行されます。校正管には、直径 Φ0.787 mm (0.031 インチ) の貫通穴が円周方向に等間隔に 3 つ以上ある必要があります。この厳密な校正により、欠陥検出の感度が保証されます。
• 超音波試験: 溶接された管の場合、縦方向のノッチの深さは壁厚の 10% または 0.102 mm (0.004 インチ) のいずれか小さい方を超えてはなりません。シームレスチューブの場合、縦方向および横方向のノッチの深さは壁厚の 10% または 0.102 mm (0.004 インチ) を超えてはなりません。この多方向検査により、包括的な品質管理が保証されます。
• 圧力試験: 水圧試験では、指定された最小降伏強度の 50% に相当する応力レベルと、5 秒以上の保持時間が必要です。空気圧テストでは、最低圧力 100 kPa (約 15 psi)、保持時間 5 秒、漏れは許可されないことが必要です。

• グレード2/グレード2Hの選択

グレード2は商業的に最も一般的に使用されている純チタンで、強度、加工性、耐食性のバランスが優れています。グレード 2H はより高い保証強度を提供し、特に圧力容器用途に適しています。実際には、市販のグレード 2 材料の 99% 以上がすでに 58 ksi の強度要件を満たしています。

• 耐食合金の選択

非常に攻撃的な環境の場合は、パラジウムまたはルテニウムを含むグレードを選択する必要があります。グレード 7 およびグレード 11 には 0.12 ～ 0.25% のパラジウムが含まれます。グレード 16 およびグレード 17 には 0.04 ～ 0.08% のパラジウムが含まれています。グレード 26 とグレード 27 には 0.08 ～ 0.14% のルテニウムが含まれます。ルテニウム合金グレードは、多くの腐食環境で優れた性能を発揮しながら、より経済的なオプションを提供します。

• 高強度用途

グレード 9 (Ti-3Al-2.5V) およびグレード 28 (Ti-3Al-2.5V-0.08–0.14Ru) は、良好な加工性と耐食性を維持しながら、より高い強度レベルを提供します。軽量化が求められる高性能熱交換器に最適です。

Q1: ASTM B338 とは何ですか?またその対象範囲は何ですか?

A: ASTM B338 は、表面凝縮器、蒸発器、熱交換器での使用を目的としたシームレス溶接チタンおよびチタン合金チューブの標準仕様です。市販の純チタン (グレード 1、グレード 2、グレード 3) からさまざまな合金 (グレード 5、グレード 7、グレード 9、グレード 12 など) まで、28 グレードのチタン チューブをカバーしています。この規格では、寸法、機械的特性、化学組成、および非破壊検査の要件が指定されています。

Q2: ASTM B338 と ASTM B861 の違いは何ですか?

B: ASTM B338 は熱交換器や凝縮器で使用されるチューブ用に特別に設計されていますが、ASTM B861 は一般的な配管システム用のシームレス チタン チューブを対象としています。 2 つの規格は、範囲、適用される業界、および特定のテスト要件が異なります。

Q3: ASTM B338 グレード 5 (Ti‑6Al‑4V) の主要な機械的特性は何ですか?

A: グレード 5 チタン合金 (Ti-6Al-4V) は、降伏強度 880 MPa 以上、引張強度 960 MPa 以上という優れた強度を備えています。延性は約 8% ～ 10% の伸びで、面積の減少は 20% を超えます。極低温環境でも良好な靭性を維持し、500 度以下の作業環境でも優れた耐疲労性{10}}普通鋼の数倍-を発揮します。

Q4: ASTM B338 に基づくシームレスチタンパイプと溶接チタンパイプの違いは何ですか?

A: シームレス チューブは、固体チタン ビレットから製造され、加熱して穴を開けて継ぎ目のない中空チューブを作成します。その結果、均一な粒子の流れを持つ均質な構造が得られます。溶接チューブは、平らなチタン ストリップを円筒形に冷間成形して作られ、TIG またはプラズマ アーク溶接を使用してエッジが融合されています。シームレスチューブはより高い強度と均一な耐食性を備えていますが、より高価です。溶接チューブはより経済的で、寸法の一貫性も優れていますが、同等の性能を確保するには溶接ゾーンを慎重に制御する必要があります。

Q5: ASTM B338 シームレスチタンチューブの一般的な製造プロセスは何ですか?

A: シームレスチタンチューブは、冷間圧延または冷間引抜プロセスを使用して中空ビレットから製造されます。ビレットを加熱し、マンドレルを使用して中心を貫通して継ぎ目のない中空管を作成し、続いて押出およびピルガリング (冷間圧延) を行って最終寸法を実現します。製造プロセスでは、すべての段階で連続した外周が維持され、均一な粒子の流れによる構造的完全性が保証されます。

Q6: グレード 2 が熱交換器用途で最も一般的に使用されるグレードなのはなぜですか?

A: グレード 2 の商業用純チタンは、ほとんどの海水および工業用冷却用途において、機械的特性と耐食性の最適なバランスを提供します。圧力封じ込めに十分な強度 (引張 480 MPa)、塩化物や海水に対する優れた耐食性、チューブの曲げや拡張に対する優れた成形性、高合金グレードと比較した費用対効果を備えています。ほとんどの海水熱交換器では、グレード 2 が標準的な選択です。

Q7: 各バッチでどのような品質管理テストを実行する必要がありますか?

A: 各バッチは、100% 非破壊検査 (渦電流および/または超音波)、寸法検査、平坦化試験 (溶接管の場合、逆平坦化も)、圧力試験 (静圧または空気圧)、および高温亀裂、表面欠陥、多孔性、介在物などの欠陥の表面検査を受ける必要があります。

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